谈铁路调度系统主备用数据库的倒切方案

董 会 娥

(太原铁路局太原电务段TDCS中心，山西 太原　030001)



谈铁路调度系统主备用数据库的倒切方案

董 会 娥

(太原铁路局太原电务段TDCS中心，山西 太原030001)

论述了铁路调度系统中备用数据库的应用原理，介绍了主用数据库向备用数据库倒切的两种方式，对比分析了前、后台倒切方式的优劣点，并提出了一种基于后台倒切的新的倒切方式，总结了这种新的倒切方式的应用要求，有利于保证整个铁路调度系统的正常运转。

铁路调度，数据库，倒切方式，调度台

0　引言

调度集中系统是以车站联锁和区间闭塞设备为基础的集中监控、控制系统。我国铁路调度指挥管理信息系统以列车调度指挥系统为平台，以调度集中系统为核心，是基于现代化计算机技术、网络技术、信息处理技术和智能化软件的系统。该系统是实现铁路各级运输调度对列车运行实施透明指挥、实时调整、集中控制的现代化信息系统。作为现代化铁路运输调度指挥系统的核心，调度指挥管理系统和调度集中系统是铁路信号发展的关键性技术，是实现铁路提速、高速以及减员增效的跨越式发展的根本保证，其安全性和可靠性尤为重要。

调度集中系统和调度指挥管理系统的系统结构大致一致，都是由调度中心子系统、车站子系统和网路子系统三部分构成。如果说车站子系统和网路子系统是这两套系统的基础，调度中心子系统就是整个系统的核心。而数据库作为数据存储和配置存储单元在铁路局CTC/TDCS中心机房中是必不可少的，无论是调度集中系统还是调度指挥管理系统，数据库作为系统运行数据和配置数据的存储单元都非常重要，尤其是调度台上的运行图数据和调度命令数据直接影响着调度员的调度指挥工作。因此，常见的调度集中系统和调度指挥管理系统的数据库都会在主用数据库外配置一套备用数据库，以应对紧急情况。同时在每套数据库中又设有主、备用数据库服务器。

由图1可知，在正常应用中，主用数据库是设置主用数据库服务器和备用数据库服务器互为冗余。一旦主用数据库服务器出现异常或者宕机，备用数据库服务器一般都会在1 min左右升为主机，从而保证数据库的正常使用。但是在实际使用中由于数据库的原因、磁盘整列的原因、控制器的原因或者其他意外情况等等，主用数据库出现信息不能存储或是读取的情况还是存在的。因此，一般厂家会在主用数据库之外单独设置备用数据库来应对该情况的出现。这种备用数据库针对不同的线路、路局等情况设置上可能也会有所不同。一般来说会有两种设置方式：多备一的方式和一备一的方式(见图2，图3)。多备一的方式一般在一些普通的线路上或者线路上车站较少或者多为TDCS车站时就会采用这种不同线路的多套主用数据库共同设置一套备用数据库。这种方式在节约成本和有效性上表现不凡。对于一些特别重要的线路一般采用一对一备用的方式，即一套主用数据库对应一套备用数据库。不管是多备一的方式还是一备一的方式，当主用数据库出现故障的情况下，启用备用数据库的方式是一致的，我们称之为主备用数据库的倒切。而数据库内的主用数据库服务器向备用数据库服务器的倒切我们称之为数据库的内部服务器倒切。

1　倒切方式

目前太原铁路局的各个厂家提供的主用数据库向备用数据库倒切的方式基本上有两种：一种是前台倒切方式，比如交大微联提供的FZj-CTC型调度集中系统。另外一种是后台倒切方式，比如卡斯柯提供的FZk-CTC型调度集中系统。这两种方式都需要我们的电务人员进行人工倒切。

1.1前台倒切方式

前台倒切方式是基于中心机房的备用数据库不做任何处理，仅通过更改调度台工作站的链接指向备用数据库。这种方式的基础是备用数据库和主用数据库在实时进行着数据同步工作。即主用数据库和备用数据库中的数据实时保持着一致。具体来说，主用数据库通过软件向备用数据库实时提交自身拥有的运行数据和配置数据，因此我们认为主备用数据库的数据是一致的。倒切时，电务人员需要通过前台修改调度台工作站的软件配置，使得各个工作站改为连接备用数据库。如图4所示，图中实线表示调度中心子系统中其他终端与主用数据库的连接关系，虚线表示调度中心子系统中其他终端与备用数据库的连接关系。同时我们要说明的是调度台上的工作站可能有列调工作站、助调工作站、综合调工作站、协助调工作站、施工调工作站、计划调工作站、查询终端等等，在图中我们只列举列调工作站软件和助调工作站软件，其他的工作站软件的连接方式也是一样的。

图4中的粗实线表示的是主用数据库向备用数据库同步数据的同步关系。还需要说明的是图中的主用数据库IP节点和备用数据库IP节点是在物理关系中不存在的，画出来仅是方便于前后台倒切方式的对比。其实质表示数据库客户端用于寻址链接的IP地址。这种前台倒切方式在部署时应该完成一些关键的步骤，比如，数据库客户端应该同时配置主备用数据库、主备用数据库的表结构应该完全一致等等。

1.2后台倒切方式

后台倒切方式是基于调度台工作站不做任何处理，仅通过处理中心机房的备用数据库来实现后台数据库的更换。这种方式的基础是主用数据库必须脱网，因为此时备用数据库的IP与主用数据库相同。具体来说，在倒切数据库时，电务人员拔掉主用数据库的网线，再将备用数据库的IP设置为主用数据库IP并接入网络，或者备用数据库IP早已设置为与主用数据库相同，只需将备用数据库接入网络。

如图5所示，后台倒切方式其实质就是后台数据库替换。将主用数据库替换为备用数据库。对外却保持身份信息的一致。其中示意图中的粗实线表示连接主用数据库的物理通道，而虚线表示连接备用数据库的物理通道。

这种后台倒切方式在部署时虽然不要求主备用数据库的连接关系，但也需要保证主备用数据库的表结构一致。

2　前台倒切方式与后台倒切方式的优劣对比

在实际的操作使用中，我们发现这两种倒切方式都存在着各自的利弊，我们通过日常的维护经验总结如下。

2.1前台倒切方式的优点

1)不需要人为去动调度中心机房的硬件(网线等)，这样就不会因为电务人员对硬件情况不熟悉或者误操作而产生新的故障(比如高地网线接反之类的情况)。2)我们在主用数据库正常使用时，也可以查看备用数据库的实时状态，即能确保在需要备用数据库时备用数据库能正常工作。因此，可以看出前台倒切方式的可控性比较强。3)备用数据库在日常的改造升级中也能扮演预升级的试验对象，即在对主用数据库升级之前可以先对备用数据库升级，然后观察升级效果进而再对主用数据库升级。因此能达到一机多用的目的，提高服务器的利用效率。4)由于数据在主备数据库间进行着实时同步，因此，备用数据库一旦做主后，其历史数据(调度命令、运行图等)都是可以随时查询。如果主用数据库出现故障导致数据库同步机制失效，这时仅可能丢失当前数据中的部分数据，不会出现历史数据的缺失。通过现场的实践我们也相信这种方式对历史数据的支持是非常有效果的。

2.2前台倒切方式的缺点

前台倒切方式虽然有如上的优点，但也存在一些不可避免的问题：

1)当主用数据库发生故障后，数据库同步的机制可能会出现失效的情况，即备用数据库可能存在数据不完整的问题(从数据库故障到故障表现至前台工作站期间的数据可能丢失)。这样导致倒切完毕后调度员工作站上出现部分数据丢失，可能是调度命令、运行线、小编组、报点、无线信息等等。

2)调度台工作站涉及到列调工作站、助调工作站、综合调工作站、施工调工作站以及计划工作站等等，涉及的更改配置的对象众多，倒切过程耗时耗力。对于线路简单的调度台涉及的调度台工作站可能少的有一两个。但像大秦台这样的调度台涉及的调度工作站可能就有七八个，短时间内要更改这么多工作站的配置势必会耽搁更多的时间。

3)在主用数据库恢复后，由备用数据库向主用数据库倒切时还需要处理备用数据库运行期间产生的运行数据向主用数据库倒切的问题。这个问题更为复杂，向主用数据库回倒备用数据库产生的运行数据，需要借助厂家提供的专业工具，操作也更为复杂，几乎都需要厂家技术人员的配合支持，而且从效果来看，也不理想。基本上都会丢失倒切期间产生的运行数据。

2.3后台倒切方式的优点

后台倒切方式相比于前台倒切方式，确实存在着自身得天独厚的优势，比如：1)倒切过程更加方便快速。只需要让主用数据库脱网，备用数据库接入网络(或将备用数据库IP改为主用数据库IP)即可。这个过程只需要在调度中心机房内完成，相比于前台倒切方式，其优点就在于倒切速度快。2)在实施和部署的时候不需要考虑数据同步的问题，从使用的稳定性和部署的方便性来说更优异。这种结构一定程度上减少了系统结构的复杂性，从而更容易部署。3)可以实现无缝切换，减小了故障的影响时间。由于这种后台倒切方式的基础是调度台的工作站支持脱库运行，因此在主用数据库故障期间以及倒切过程中调度台工作站都处于脱库运行状态，所以不管在工作站上编辑计划还是下达调度命令等等都不受影响。

2.4后台倒切方式的缺点

我们发现后台倒切方式也存在着一些不可避免的问题：1)历史数据(调度命令、运行图等)无法查询。2)在主用数据库正常使用的情况下，备用数据库的状态不方便查看。3)在主用数据库正常使用的情况下，备用数据库并不能发挥一些其他的作用。

2.5两种倒切方式的优劣比较

从倒切速度来说，后台倒切方式更快，特别是当调度台工作站越多其优势更为明显。从倒切效果来说，前台倒切方式的效果更好，既能实现当前数据的存储也能支持历史数据的查询。从倒切操作来说，后台倒切方式更为方便，无论是主用数据库向备用倒切还是备用数据库向主用倒切都比较方便，易于操作。从日常维护来说，前台倒切方式更方便于日后的维护检修。

3　新的倒切方式

基于以上我们通过对前台倒切方式和后台倒切方式的优劣性对比，我们发现这两种倒切方式由于倒切实施的对象截然相反。所以它们之间的优缺点也存在着互补的现象。因此，我们考虑是否可以将前台倒切方式和后台倒切方式进行整合，提出一致全新的主、备用数据库倒切方案。我们从倒切快速有效性，故障影响时间短，倒切使用效果好等几个方面综合考虑，最终提出了这种基于后台倒切的新的倒切方式。新的倒切方式示意图见图6。

这种新的倒切方式的实现基于如下几个要求：1)调度员工作站可以脱库运行，这样不会因为数据库的问题影响调度指挥工作，对于大秦台的列调工作站和协助调工作站需要实时同步运行数据的协同工作站，我们建议采用脱库后独立运行的机制。不再进行同步，当再次链接到数据库后，予以提醒调度员运行数据的差异，并提供人工同步的功能。2)在再次链接到数据库时，不管是主用数据库还是备用数据库，都将调度台当前数据自动导入数据库。3)放弃前台修改配置的操作，即保持前台工作站不动，同时，要求工作站在脱库情况下支持重启。4)主用数据库和备用数据库之间沿用前台倒切方式中的同步机制，这样可以保证历史数据可查。5)备用数据库联网，并与主用数据库IP不同。这样可以实现实时同步的同时，废弃了后台倒切方式中的备用数据库入网的工作。6)开始倒切时，我们采用后台倒切方式，主用数据库拔掉网线，备用数据库修改IP，整个倒切过程完成。7)当主用数据库故障排除之后，备用数据库向主用数据库的回切操作时，备用数据库改回IP，主用数据库接上网线，整个过程完成。

这种方式集合了前台倒切方式和后台倒切方式的优点：历史数据和当前数据不会丢失；可以实现无缝切换；不管是倒切还是回切，整个过程操作简单容易，耗时短；不影响调度的指挥工作。

4　结语

调度集中系统和调度指挥管理系统数据库的倒切效率和倒切效果直接关乎着故障的影响范围和影响时间，因此，我们站在使用者的角度重新梳理倒切的流程和倒切的方法，进而提出新的需求以提高数据库倒切的效率和效果。无论从使用者的角度还是系统提供商的角度出发，都是有意义和必要性的。

新的数据库倒切方式集合了各个厂家倒切方式的优点，同时也不需要增加硬件成本。在实际的操作中也是能有效的执行，执行的效果如上所述，可以快速有效的完善数据库的倒切。所以，作者认为采用新的倒切方式是一种更为有效的方案。而我们在向厂家提出产品的需求时也可明确提出这种应用需求，极大的方便了后期的维护和运营。

5　展望

长期的维护经验告诉我们，设备的故障是在所难免的。如何通过提出明确需求，确定产品性能，达到故障无表现是我们每一个铁路人都应该思考的问题。所谓故障无表现就是我们容许设备故障的出现，但是设备故障不应该影响整个系统的正常运转。即不能将设备故障表现在前台影响调度指挥工作。我们通过这种新的倒切方式可以发现这种目标是可以达到的。同理，针对于调度集中系统和调度指挥管理系统中的关键服务器，比如应用服务器、通信服务器、接口服务器等等，是否也能存在一种新的方式来达到设备故障无表现的效果。如果有一天，整个系统的所有故障都能在影响调度指挥和行车安全之前，通过后台处理掉相应的故障。那么，这无论对于这两套系统还是整个电务维护工作都有着非同凡响的意义。

Discussion on major standby database back-cutting scheme of railway dispatching system

Dong Hui’e

(TaiyuanElectricalTDCSCenter,TaiyuanBureauofRailway,Taiyuan030001,China)

The paper discusses the application principle of standby database of railway dispatching system, introduces two kinds of back-cutting from major database to standby database, compares their merits and defects, puts forward new back-cutting method on the basis of background back-cutting method, summarizes the application demands of new back-cutting method, which will be good for guaranteeing normal operation of the railway dispatching system.

railway dispatching, database, back-cutting method, dispatching desk

1009-6825(2016)08-0170-03

2016-01-05

董会娥(1966- )，女，工程师

U285.4

A